电动机的分类和构造原理及故障分析指南

1、电动机的分类及结构与故障电动机的分类及结构与故障分析指南分析指南盐湖镁业公司盐湖镁业公司PVC&PVC&钾碱厂技术部钾碱厂技术部 徐照刚徐照刚电磁直流电动机永磁直流电动机无刷直流电动机 电动机直流电动机交流电动机有刷直流电动机单相电动机三相电动机稀土永磁直流电动机 铁氧体永磁直流电动机铝镍钴永磁直流电动机 串励直流电动机 并励直流电动机 他励直流电动机 复励直流电动机 第一部分、电动机分类 1、按工作电源种类划分、按工作电源种类划分 电动机直流电动机同步电动机 异步电动机 磁滞同步电动机永磁同步电动机磁阻同步电动机感应电动机 交流换向器电动机 三相异步电动机单相异步电动机罩极异

2、步电动机 2、按结构和工作原理划分、按结构和工作原理划分推斥电动机 单相串励电动机 交直流两用电动机 电动机电容起动式单相异步电动机 电容运转式单相异步电动机 电容起动运转式单相异步电动机 分相式单相异步电动机 电动机驱动用电动机 控制用电动机 电动工具用电动机家电用电动机通用小型机械设备用电动机 步进电动机 伺服电动机 3.起动与运行方式划分起动与运行方式划分5.按用途划分按用途划分4、按转子的结构划分、按转子的结构划分电动机鼠笼型异步电动机 绕线型异步电动机 电动机低速电动机 高速电动机 恒速电动机 调速电动机 齿轮减速电动机 电磁减速电动机 力矩电动机 爪极同步电动机 有级恒速电动机无级

3、恒速电动机有级变速电动机无级变速电动机电磁调速电动机 直流调速电动机 PWM变频调速电动机 开关磁阻调速电动机 6、按运转速度划分、按运转速度划分 基本结构基本结构: 定子、转子定子、转子 第二部分、三相异步电动机的构造及原理6三相异步电动机三相异步电动机 三相异步电动机的结构与单相异步电动机相似，其定子铁心槽中嵌装三相异步电动机的结构与单相异步电动机相似，其定子铁心槽中嵌装三相绕组（有单层链式、单层同心式和单层交叉式三种结构）。定子绕组成三相绕组（有单层链式、单层同心式和单层交叉式三种结构）。定子绕组成接入三相交流电源后，绕组电流产生的旋转磁场，在转子导体中产生感应电接入三相交流电源后，绕组

4、电流产生的旋转磁场，在转子导体中产生感应电流，转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下，又产生电磁转柜（即异流，转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下，又产生电磁转柜（即异步转柜），使电动机旋转。步转柜），使电动机旋转。 鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机绕线型异步电动机绕线型异步电动机实物结构图 霍尔传感器 定子绕组转子磁铁原理：旋转磁场原理：旋转磁场（1）产生）产生图图3表示最简单的三相定子绕组表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互，它们在空间按互差差120的规律对称排列。并接成星形与三相电源的规律对称排列。并接成星形与三相电源U、V、W相联。则三相相联。则三相定子绕组便

5、通过三相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子定子绕组便通过三相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场绕组中就会产生旋转磁场(图图4)。（2）旋转磁场的方向）旋转磁场的方向旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁场的方旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁场的方向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对调即可。这时，转子的旋转方向也跟着改变调即可。这时，转子的旋转方向也跟着改变。 tiiAiBiCO1 2 0 2 4 0 3 6 0

6、(a) t = 0 (b) t = 120 (c) t = 240AAAXXXBBBYYYCCCZZZ图 4 旋转磁场的形成 第三部分第三部分、电动机运行声音分析电动机运行声音分析 运行中的电动机轴承一般可从听声音、查发热、看运行中的电动机轴承一般可从听声音、查发热、看松动这三方面来检查。松动这三方面来检查。 （1）、听声音 电动机正常运行时，滚动轴承仅有轻微的、均匀连续的电动机正常运行时，滚动轴承仅有轻微的、均匀连续的“嗡嗡嗡嗡”声，而声，而润滑轴承的噪声则更小润滑轴承的噪声则更小，轴承在运转润换油良好时，可以听出很润滑，轴承在运转润换油良好时，可以听出很润滑的声音，转动噪声很小。的声音，转

7、动噪声很小。 如果出现异常噪声，则表明轴承有故障。一般可根据不同的杂音来判如果出现异常噪声，则表明轴承有故障。一般可根据不同的杂音来判断轴承的故障性质。断轴承的故障性质。 滑动轴承温度一般不超过滑动轴承温度一般不超过45度，滚动轴承温度一般不超过度，滚动轴承温度一般不超过65度。度。 一般前轴承温度高于电动机机壳温度一般前轴承温度高于电动机机壳温度10度左右。度左右。声音的分类声音的分类 通常，轴承轻微的杂音，则不宜听到，此时可用一把大旋具（螺丝刀）通常，轴承轻微的杂音，则不宜听到，此时可用一把大旋具（螺丝刀）抵住轴承外盖上，耳朵贴近旋具木柄来监听。抵住轴承外盖上，耳朵贴近旋具木柄来监听。1.

8、 若听到有轻微的杂音，说明轴承内混有沙土或轴承零件有轻微的磨损。若听到有轻微的杂音，说明轴承内混有沙土或轴承零件有轻微的磨损。2. 若听到不连续的若听到不连续的“梗、梗梗、梗”声，说明轴承钢珠可能破损（柱）有了疤痕。声，说明轴承钢珠可能破损（柱）有了疤痕。操作人员应立即进行倒泵操作，防止故障扩大。操作人员应立即进行倒泵操作，防止故障扩大。3. 若听到若听到“骨碌骨碌骨碌骨碌”的声音，离电动机的声音，离电动机3米就可以听到很大的噪声，说米就可以听到很大的噪声，说明滚动轴承明滚动轴承严重严重缺油。缺油。操作人员这时应立即进行倒泵操作，停下电动操作人员这时应立即进行倒泵操作，停下电动机，通知电气和设

9、备人员进行抢修，转速在机，通知电气和设备人员进行抢修，转速在1500r/min，可以再运行，可以再运行4-5小时左右，转速在小时左右，转速在3000r/min可以再运行可以再运行1-2小时，会造成电动机轴承小时，会造成电动机轴承散件，电动机故障扩大，转子与定子摩擦，绕组绝缘损坏，给生产和散件，电动机故障扩大，转子与定子摩擦，绕组绝缘损坏，给生产和公司带来很大损失。公司带来很大损失。（2）查发热）查发热 电动机电动机根据耐热材料等级分为根据耐热材料等级分为 Y 级级 90、A级级105、E 级级 120、级级 130、F 级级 155、H 级级 180和和 H 级以上共七个等级。超过这级以上共七

10、个等级。超过这个限度，绝缘材料的寿命就急剧缩短，甚至会烧毁。这个温度限度，个限度，绝缘材料的寿命就急剧缩短，甚至会烧毁。这个温度限度，称为绝缘材料的允许温度。称为绝缘材料的允许温度。1.镁业公司镁业公司PVC&钾碱厂电动机耐热等级为钾碱厂电动机耐热等级为F级，由于电动机线圈绕组级，由于电动机线圈绕组隔着电动机外壳，一般不允许超过隔着电动机外壳，一般不允许超过120度。度。2.检查电动机发热一般采用手摸、红外线测温仪、温度计法等，这里我检查电动机发热一般采用手摸、红外线测温仪、温度计法等，这里我们只介绍前两种方法。们只介绍前两种方法。3.电动机温度与环境温度有关：用手摸，感觉温温的，一般

11、在电动机温度与环境温度有关：用手摸，感觉温温的，一般在40-50度；度；感觉有点烫，一般在感觉有点烫，一般在60-70度；感觉很烫，温度一般在度；感觉很烫，温度一般在80-90度。度。4.红外线测温仪：根据电动机的电流和声音，可以直接测量读取温度值。红外线测温仪：根据电动机的电流和声音，可以直接测量读取温度值。（3）看松动）看松动电动机在运行过程中，如果出现电动机振动，可以检查以下几电动机在运行过程中，如果出现电动机振动，可以检查以下几方面：方面：1. 机机泵基座螺栓松动；机泵基座倾斜；机泵找正不正确，误泵基座螺栓松动；机泵基座倾斜；机泵找正不正确，误差偏大；电动机固定螺栓松动；差偏大；电动机

12、固定螺栓松动；2. 轴承轴承松动，会引起电动机振动松动，会引起电动机振动。处理方法：处理方法： 停机停机后，可用手推动电动机转轴的伸出端。如果伸出端摇后，可用手推动电动机转轴的伸出端。如果伸出端摇晃，则表明轴承松动，正常的轴承是感觉不出松动的。电动机晃，则表明轴承松动，正常的轴承是感觉不出松动的。电动机在运行当中发现振动，应及时停机并上报各专业进行检查，找在运行当中发现振动，应及时停机并上报各专业进行检查，找出原因。出原因。 电动机在日常的运行过程中若使用或维护不当，常会发电动机在日常的运行过程中若使用或维护不当，常会发生一些故障，如电动机加电后不能起动，转速过快、过慢，生一些故障，如电动机加

13、电后不能起动，转速过快、过慢，电动机在运行过程中温升过高，有异常的响声和振动，电动电动机在运行过程中温升过高，有异常的响声和振动，电动机绕组冒烟、烧焦等。机绕组冒烟、烧焦等。 三相异步电动机的故障一般可分为机械和电气两部分。三相异步电动机的故障一般可分为机械和电气两部分。机械故障包括轴承、风扇叶、机壳、联轴器、端盖、轴承盖、机械故障包括轴承、风扇叶、机壳、联轴器、端盖、轴承盖、转轴等。电气故障包括各种类型的开关、按钮、熔断器、电转轴等。电气故障包括各种类型的开关、按钮、熔断器、电刷、定子绕组、转子绕组及起动设备等。其中电气故障占总刷、定子绕组、转子绕组及起动设备等。其中电气故障占总故障的故障的

14、2/32/3，机械占总故障的，机械占总故障的1/31/3。第四部分、三相异步电动机的常见故障14、 通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟。、 通电后电动机不转，然后熔丝烧断通电后电动机不转，然后熔丝烧断 有异味和冒烟有异味和冒烟。、 通电后电动机不转有嗡嗡声通电后电动机不转有嗡嗡声。、 电动机起动困难，额定负载时，电动机转速低于额定转速较多电动机起动困难，额定负载时，电动机转速低于额定转速较多. . 、 电动机空载电流不平衡，三相相差大电动机空载电流不平衡，三相相差大。、 电动机空载，过负载时，电流表指针不稳，摆动电动机空载，过负载时，电

15、流表指针不稳，摆动。、 电动机空载电流平衡，但数值大电动机空载电流平衡，但数值大。、 电动机运行时响声不正常，有异响电动机运行时响声不正常，有异响。 、 运行中电动机振动较大运行中电动机振动较大 , ,轴承过热轴承过热 , ,电动机过热甚至冒烟电动机过热甚至冒烟。 三相异步电动机的常见故障15故障分类故障分类原因分析三相异步电动机故障电磁方面故障机械方面故障绝缘损坏导体及回路接触不良定子绕组的短路断路和接线错误轴承的松动变形机座松动磨损端盖和铁心的变形及断裂定子绕组故障定子绕组故障故障分析故障分析电动机的老化、受潮、腐蚀性气体的侵人电动机的老化、受潮、腐蚀性气体的侵人机械力、电磁力的冲击机械力

16、、电磁力的冲击电动机在运行中长期过载、过电压、欠电压、两相运转等电动机在运行中长期过载、过电压、欠电压、两相运转等定子绕组故障分析定子绕组故障分析 电动机绕组电阻一般在几毫欧姆至几十欧姆之间，电动机功率越大，电动机绕组电阻一般在几毫欧姆至几十欧姆之间，电动机功率越大，电阻越小，反之，越大；定子绕组故障：接地、相间短路、匝间短路等电阻越小，反之，越大；定子绕组故障：接地、相间短路、匝间短路等故障。故障。1.接地故障主要表现有：用绝缘兆欧表测量电动机绕组对机壳绝缘为零接地故障主要表现有：用绝缘兆欧表测量电动机绕组对机壳绝缘为零或者小于或者小于0.5兆欧；兆欧；应送外协维修进行处理。应送外协维修进行

17、处理。2.相间短路主要表现有：因电动机绕组电阻一般在几毫欧姆至几十欧姆相间短路主要表现有：因电动机绕组电阻一般在几毫欧姆至几十欧姆之间，应打开电动机接线盒，拆下电动机三相绕组连接片，再用绝缘之间，应打开电动机接线盒，拆下电动机三相绕组连接片，再用绝缘兆欧表测量电动机绕组对绕组之间的绝缘；这时绕组绝缘为零或者小兆欧表测量电动机绕组对绕组之间的绝缘；这时绕组绝缘为零或者小于于0.5兆欧，则判定为绕组相间短路；兆欧，则判定为绕组相间短路；应送外协维修进行处理。应送外协维修进行处理。3.匝间匝间短路主要表现有：三相电流不平衡、定子局部发热；这时候用兆短路主要表现有：三相电流不平衡、定子局部发热；这时候

18、用兆欧表测量绕组对地、相间绝缘均为良好，应打开电动机接线盒，拆下欧表测量绕组对地、相间绝缘均为良好，应打开电动机接线盒，拆下三相绕组连接片，用万用表粗侧一下电动机绕组直流电阻，或者用毫三相绕组连接片，用万用表粗侧一下电动机绕组直流电阻，或者用毫欧表测量，三相有明显偏差，阻值偏小的绕组则为匝间短路；欧表测量，三相有明显偏差，阻值偏小的绕组则为匝间短路；应送外应送外协维修进行处理。协维修进行处理。转子故障分析转子故障分析 转子故障有：发热、鼠笼断条、启动频繁、操作不当、轴断裂等。转子故障有：发热、鼠笼断条、启动频繁、操作不当、轴断裂等。1.发热：转子在加工轴过程中，选材不当，加工精度不够，造成转子

19、有发热：转子在加工轴过程中，选材不当，加工精度不够，造成转子有涡流产生，造成转子发热；对轴承存在运行隐患，润滑油流失，轴承涡流产生，造成转子发热；对轴承存在运行隐患，润滑油流失，轴承发热等等。发热等等。2.鼠鼠笼断条：电动机再铸造过程中出现的问题，在运行过程中电流波动笼断条：电动机再铸造过程中出现的问题，在运行过程中电流波动较大，电磁噪声明显大于同型号同功率的电动机。较大，电磁噪声明显大于同型号同功率的电动机。3.启动频繁、操作不当：减少启动频率，正确操作。启动频繁、操作不当：减少启动频率，正确操作。4.轴断裂：急剧正反转造成冲击或者堵转后频繁启动造成，正确操作，轴断裂：急剧正反转造成冲击或者

20、堵转后频繁启动造成，正确操作，堵转后应清理物料后，盘车正常后，再启动电动机。堵转后应清理物料后，盘车正常后，再启动电动机。机械故障分析机械故障分析 故障分类故障分类铁心故障的检修铁心故障的检修轴承故障的检修轴承故障的检修机座和端盖的故障机座和端盖的故障修理修理电动机的维修电动机的维修电动机维修电动机维修电动机拆卸步骤电动机拆卸步骤拆卸步骤拆卸步骤拆开皮带轮和联轴器拆开皮带轮和联轴器拆下前后端盖拆下前后端盖抽出转子抽出转子拆拆下风罩和风叶下风罩和风叶注：三相异步电动机拆卸与装配工艺过程正好是相反注：三相异步电动机拆卸与装配工艺过程正好是相反电动机实验电动机实验 检查检查 实验实验 定子绕组的测定

21、定子绕组的测定直流电阻的测定直流电阻的测定绝缘电阻的测定绝缘电阻的测定检修检修前的检测方法前的检测方法实验的目的实验的目的实验的项目与方法实验的项目与方法直接电阻的测定直接电阻的测定绝缘电阻的测定绝缘电阻的测定主要检其三相的主要检其三相的直流直流电阻电阻是否平衡，是否平衡，要求要求 误差不超过平均值误差不超过平均值4%1测量对地绝测量对地绝缘电阻缘电阻2测量相间绝测量相间绝缘电阻缘电阻 一般使用兆欧表一般使用兆欧表运行中的监视与维护运行中的监视与维护运行中的监视与维护运行中的监视与维护电动机电动机的监视的监视看看摸摸听听闻闻电动机在运行时电动机在运行时发出的声音是否发出的声音是否正常正常电动机

22、运行时发电动机运行时发出的焦臭味，说出的焦臭味，说明电动机温度过明电动机温度过高，应停车检修高，应停车检修电动机停机后，电动机停机后，可触摸机座，如可触摸机座，如很烫手，说明电很烫手，说明电动机过热动机过热电动机振动情况，传动电动机振动情况，传动装置传动流畅。如果出装置传动流畅。如果出现较密的舌状火花，应现较密的舌状火花，应停车检修停车检修故障检修内容故障检修内容轴承的检修轴承的检修、检查的方法、检查的方法: : 听声音检查听声音检查 用螺丝刀顶在电动机的外轴承盖上，仔细听电动机运转用螺丝刀顶在电动机的外轴承盖上，仔细听电动机运转的声音，通过轴承滚动所发出的声音来判断轴承故障。的声音，通过轴承

23、滚动所发出的声音来判断轴承故障。 转轴转轴是传递转矩的部件，转轴的加工质量和安装质量，都会影响电是传递转矩的部件，转轴的加工质量和安装质量，都会影响电动机的正常运行，造成严重损害，也影响生产，造成经济损失动机的正常运行，造成严重损害，也影响生产，造成经济损失。1 1、轴、轴不对中的不对中的影响：影响：增加增加能耗，减少电动机寿命能耗，减少电动机寿命；增加增加机械应力，摩擦增大，损坏机械应力，摩擦增大，损坏电动机。电动机。2 2、根源安装、根源安装对中对中不当不当软软地脚状态，地脚松动导致定子或基座地脚状态，地脚松动导致定子或基座扭曲产生机械应力和振动。扭曲产生机械应力和振动。3 3、皮带、皮带

24、松紧松紧度度松松：皮带滑动导致振动和：皮带滑动导致振动和发热发热紧紧：轴承摩擦增加，增加能耗，降低：轴承摩擦增加，增加能耗，降低可靠性。可靠性。轴不对中的热像图轴不对中的热像图 电机和联轴器电机和联轴器0对中105 F62 F1,000/inch out角不对中30,000 out平行10,000/inch out角2. 转轴检修的方法转轴检修的方法 （1 1）转轴弯曲）转轴弯曲 如下图所示，用千分表测量转轴，其弯曲度不得超过如下图所示，用千分表测量转轴，其弯曲度不得超过0.2mm0.2mm，否则，否则将轴放在压力机上矫正、矫直。将轴放在压力机上矫正、矫直。机座检修机座检修端盖检修端盖检修铁芯

25、检修铁芯检修风扇检修风扇检修电动机实验项目表电动机实验项目表一般性实验一般性实验试试验验项项目目绝缘电阻绝缘电阻的测定的测定绕组直流绕组直流电阻电阻的测定的测定耐压实验耐压实验堵转实验堵转实验匝间绝缘匝间绝缘实验实验工作特性工作特性实验实验空载实验空载实验转子开路转子开路电压测定电压测定耐压试验耐压试验 耐耐压实验压实验3030千瓦以上的电动机加到千瓦以上的电动机加到2000v2000v高出额定电压得高出额定电压得3 34 4倍，时间倍，时间5 51010秒秒逐渐增加逐渐增加，以防烧毁。，以防烧毁。耐压实验的工具耐压实验的工具电动机常见的两种状态电动机常见的两种状态1.冷态冷态：就是就是电动机

26、在停机状态下，电动机启动不超过电动机在停机状态下，电动机启动不超过 3 次次；2.热态：热态：就是电动机在运行状态下，连续运转就是电动机在运行状态下，连续运转 1 小时以上，电小时以上，电动机温度在动机温度在 50 度左右，因故障停车时，热态状态下只允许启度左右，因故障停车时，热态状态下只允许启动动 1 次次；3.停机时间超过停机时间超过 72 小时小时或一周以上或一周以上，送电之前，操作人员对，送电之前，操作人员对电动机盘车电动机盘车 3 圈以上，确认机械无卡、滞现象，电动机上无圈以上，确认机械无卡、滞现象，电动机上无水印，值长再通知电气值班人员对该电动机进行绝缘检测合格水印，值长再通知电气值班人员对该电动机进行绝缘检测合格后，再送电，电动机绝缘标准为后，再送电，电动机绝缘标准为 0.5 兆欧兆欧/KV，10KV 电动机电动机绝缘应绝缘应5 兆欧兆欧；电动机故障分类电动机故障分类电气故障有轻故障和重故障两种类型：电气故障有轻故障和重故障两种类型：1.轻轻故障有故障有:过流。过流。过流和堵转这两种有本质上的区别，过流是超过电动过流和堵转这两种有本质上的区别，过流是超过电动机额定电流机额定电流1.2-1.5倍，是可以复位的；堵转是超过电动机额定电流的倍，是可以复位的；堵转是超过电